Способ закалки с нагревом твч

 

.. - -,» : -,:-- .,»!;"

СО!ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК! ! ;,, »: ;. с 1 .

I (» .- ..." : ", 1::

»

1.», /

1 с

ИЗ Ф»с» ф М

Ь

) рюсс» г с» с

О»С - »(ДРС! ВЕ! «НБ«И !-. с»,! П E Г

ГО:»«3ОБРЕТЕНИ!Я. Л И ОТКРЫ ГИЯси

1 ":Ij ; » Ll » СССР! .

) »

".! !. 1. ... . ООХО..

Г-- с сб. - . -:..:: ., -: - . .:,,. ., .„., 3. »

»

« :Ользова-,»> =; "=" зличi!=i::: О вас>.ях «- 8«вино

И"-.. НИЯ В:ОВМени .!G! 08-" а "i СТКОВ, Не ВОСП! 3! »В«ос»с»и» 0 . . . ВН:. ° Г1ВГ»0» ЗК зксплуата «!".«N. -:ас Гь pB!30H8É пОВерхности

Изобретение относится к индукционному

HG 088! » в частно=ти K способам теомоОбраболя " индукционным нагоевом деталей с криволин8йным контурОГ! p:= 60÷èõ поверх ностей, воспоинима«0«цих ««азличнь«8 нЭГрузки !! Г!Поцсссе эксплуатации. и мокет быть использовано для закалки, например, пазоВ цит»индрич8ских «;у.««ачков токаОных инОГОГвпиндельных автоматов, торцепазовых куЛаЧ»сов ТКВЦКИХ СТВНКОВ И Т,g .

Цель изобретения — повыбчение производительн:тети зака-iки путем уменьшения "" » ь(3 А (19 » - -, - с;х (i i) !! -": Ъ; Т Ь1%;: :- »» Ъ час.:-.. Зб " -:-.;: -:.;:.= Зх«-::; .—::...:изделия — и."..Нсс:,С - . : с; П ";;.- «-:Ч:.; ", r;i> М .;..." i„u Ì,Г Ц«;а

8".. ...:: " -. : 0- И И 0 КТОР:-В, ИМ, ф «Зн*с1/Ha м«м; „0 — у 0. накл, на индуктОрз к плоскэсти, Г!»»ро с р И :с, Л»» Г1 "»» p Наг»» "ал с -»!» »с дрИ 8««ИЯ

Гоа.—:.,: Т- — L:8;.:»;,$8 .. BV,-: iëè ПЮЛ Ьса:, !lPNме: —.0 ::из и .ПульсH0! 0 рея 1ма для наГреаа

$iL!ß0;;,"8 —, H8 ОС -;О:»«НИМа«О«ЦИХ ОСНОВНЫ8 НаГРУЗК "I В !130«i8 Се 0;.СГЛУатаЦИИ, ПОЗВОЛЯет

C0.".0ßTNT6 -08« >. »»«а н ""«p83, 4 ИЛ, време.< .» «-:агоева уч .KGB, H8 воспринима«0«ц!»!;: Ос.. Овн!:.!8 наГррузки при эксплуатации, йа . ..иг, Схематично изображено устройст:;-0 д «::=, осуществления способа; на фиг. 2 -- расчетная схема; на фиг. 3 — развертка г рофиля г:аза кулачка; на фиг. 4 — схема обраоа:-=-иной г.оаерхности по предлагаемо «- у - и 0 с . б"

УС-="СйСТВО, РЕаЛИЗУ«ОГДЕЕ ДаННЫй СПОсоб (Г«.!1« . !), сОстОит из привода ВраЩения обрабать!Ваемого изделия (кула «ка) 2, копира 3., ко,«андоаппарата 4, высокочастотного

1652359

r8H8ðBòoðà 5, индуктора 6 с магни- опроводом 7.

Способ нагрева Осуществляют следующим образом, Индуктор 6 с магнитопроводом 7 подводят K профилю кулачка 2, подлежащему эака.2ке, Включают одновременно привод 1

Вращения изделия и питание индуктора от высокочастотного генератора 5, Режим работы высокочастотного генератора и привода вращения кулачка vcTBнавлива8т командоаппарат 4 ТВК, что при на2<ождении индуктора 6 на участке поверхнос-и кулачка, Боспринима2ощем основную нагрузку в процессе эксплуатации (переходные участки профиля), командоаппарат 4, получая сигнал с Kопиоа 3 выдает управля2ощие

Воздействия одновременно на высокочаcToTHbIA генератор 5, BKJIIo»IB H PpapbiBHbIA

Бежим oauoTbl, и на ппивоЦ 1 Боащения который устанавливает тзебуем:л часто2у а;:282цения кулачка 2. При переходе индуктора 6 на 2частск г2оверхности г.рофиля кулачка, которь! и не испытывает большой

:-2агоузки В процессе зксплуатации (участ,:<и профиля с постоянным радиусом кривизны), :.;..<опира 3 поступает сигнал в командоаппаоат 4, который Выдает новые уг равляющие

Воздействия на Генератор 5, Включая имГгульсный рех<им pa6oTbl индуктооа б, и на привод 1 вращения, который увеличивает частоту Вращения изделия 2 до требуемoro э::- .ачения. После обработки Всей рабочей

:"2оверх, -IocTg 2лзделия кома ндоаппаоат 4 Бы, Бет сигнал На отключение вь2сокочастотно-о Генеоатора 5 и приво Ба 1 Бра2Б» чия

<г2ормула для определения час готы:nv;

"„GBaH_#_A И2мпульсов получена расчетным ггутем, Рассмотрим схему (фиг, 2). На îòîðîé

ПОК 2занц»2О»2П ;ЕНИЯ ИН ryK»OP< HB rlPOQI. qg обрабатываемой поверхности иэделия Б па ли»гнье моменты времени импульсного

P8XKMMB.

По окончании непрерывно-псследовательного нагрева участка профиля иэделия (наиболее нагруженного при работе иэделия участка профиля) BK2ilo÷a8Tcq импульсный ражим нагрева и поверхность профиля начинает перемещаться относительно индуктора со скоростью К Если, например, индуктор в какой-то мОмент Времени 3» нимал положение А1 на профиле и в этот момент Включился импульс наГреВа, то B момент окончания его действия индуктор занима8т уже пОлОжение А1, дОполнитель1 но прОГреВ зОну шириной С iC (В плОскОсти, совпадающей с направлением перемещения BQB8pxHocTO детали), равную по Величине У Г4). Обшая ширина зоны, подвергнутая нагреву от действия одного импульса (в той

>ке плоскости), составляет

ОС1=-(В/cos р)+Ч г4.

Импульсный режим работы предусмат5 ривает наличие на обрабатываемой поверхности так называемой зоны перекрытия а, т,е, эоны, которая подвергается двойному (поворотному) нагреву, что необходимо для обеспечения надежного прогрева всей по10 верхности. Эта -она образуется наложением двух положений индуктора: в конце очередного импульса (А1 ) и начале следующего за ним (А ), С учетом этого ширина зоны (или путь), которая подвергается за15 калке между началом двух соседних импульсов, равна

Ь Ь вЂ” а

Î02 = — — +V7u +VT i2 (1) сов р COS

Частота следования импульсов при на20 греве ка2<ого-то фиксированного участка поверхности длиной L за время т, опреде= ляется

f и (2) то

25 где п — количество импульсов на участке поверхности длиной L; то — время обработки участка поверхности детали длиной L.

С одной стороны длину L этого участка

30 поверхности можно выразить как V-го, а с другой стороны, с учетом выражения (1), как и ((В-а)/cos у+У т,) . Приравняв обе части, получим

V го =rlf(B a)!cos <Р+Ч т„). (3)

Подставляя значение и после преобразования (2) в равенство (3), получим

b — а

2/Го To(+ Гп)

cos

40 1

f—

Ь вЂ” а +

Ч cosp

Пример. Реализация данного способа осуществлялась при закалке стенок паза цилиндрического пазового кулачка ткацкого станка, изготовленного иэ стали 40х, развертка профиля которого представлена на фиг. 3, Ширина и глубина паза кулачка равны

50 20 мм, диаметр — 90 мм. Исходя из того, что рабочая поверхность профиля кулачков на различных участках воспринимает разную по Величине нагрузку в процессе эксплуатации, а следовательно, требования к качеству поверхностного слоя профиля на различных участках неодинаковы. развертку профиля кулачка можно разбить на два участка: участок АВ, воспринимающий основную нагрузку в процессе эксплуатации, а участок

1652359

В СА, который воспринимает в процессе эксплуатации значительно меньшую по величине нагрузку, С связи с этим участок АВ рабочей поверхности подвергают непрерывно-последовательному нагреву, обеспе- 5 чивающему равномерно закаленный поверхностный слой i (фиг. 4), а участок ВСА (фиг. 3) — импульсному режиму нагрева, при котором на профиле наблюдается чередование закаленных Il (фиг, 4) и отпущенных III 10 зон, Для обеспечения глубины закаленного слоя 0,8 мм обработка тяжелонагруженного участка профиля велась с удельной мощностью непрерывно-последовательного нагрева 1,5 кВт/см и скоростью лереме- 15 г щения поверхности профиля относительно икдуктора 10 мм/с. При импульсном режиме нагрева удельная мощность составляла

10 кВт/см, а скорость перемещения поверг хности — 25 мм/с. 20

Повышение удельной мощности при импульсном режиме нагрева возможно из-за кратковременности процесса.

Икдуктор выполнен из медной трубки диаметром 6 мм а виде петли шириной 18 25 мм с активным проводом прямоугольнОго сечения длиной 50 мм и шириной 6 мм и оснащен Н-образным магнитолроаодом, изготовленным из феррита марки М2000НМ.

Активный провод индуктора развернут под 30 углом 30О к плоскости, перпендикулярной направлению движения, Исходя из режимов обработки и размеров активного провода индуктора, частота следования импульсов при импульсном ре- 35 жиме кагрева составляла

f—1

Ь вЂ” а

Ч сов р

1 — 3,2 Гц, 40

+0,1

25 cos 30

Величина зоны перекрытия а (фиг, 4) выбирается в зависимости от требований к качеству поверхностного слоя профиля паза 45 кулачка, Она влияет на величину зоны отпуска. С целью устранения участков, не подвергнутых закалке, и уменьшения зоны отпуска величина а была принята равной 1,5 мм. Время действия импульса r =0,1 с.

Реализация предлагаемого способа осуществлялась на модернизированном станке модели HRF-500. Модернизация заключалэсь в разработке механизма крепления индуктора на инструментальном 55 шпинделе и подключении командоаппарата

4 (фиг. 1) к кинематике станка, В командоаппарат входит путевой выключатель типа

ВПК 1110, путевой переключатель типа ВК

2116 и гекератор сигналов специальной формы типа Т6-27 со схемой переключения режима работы высокочастотного генератора 5. В качестве источника питания индуктора использовался генератор модели

ВЧ Г-6-60/0,44. Закалка боковых поверхностей паза кулачка осуществлялась на 2/3 глубины паза по траектории САВС (фиг. 3), Цикл обработки производят следующим образом.

Обрабатываемый кулачок 2 (фиг. 1) устанзьливают и закрепляют на планшайбе станка. Икдуктор 6 с магнитопроводом 7

Вводят В паз кулачка с зазором между актиВным проводом индуктора и боковой стенкой лаза, равным 1 мм, "-атем включают питание комакдоалпарата 4. При этом путевой nepeKll ê)÷8Teëü, находящийся в комдкдОаппара те, воспринимая сигнал с копира 3, выдает управляющее воздействие (минуя гекератор сигналов специальной формы) ка генератор 5, включая непрерывный режим его работы, и на привод 1 вращения, который устанавливает требуемую частоту вращения кулачка 2, При этом кинематикой станка совместно со следящим устройством (которым снабжена данная модель станка) обеспечивается линейная скорость перемещения обоабатыааемой поверхности криволинейного участка профиля AH (фиг, 3), равная

10 мм/с. Длина этого участка составляет 105 мм (при общей длине обрабатываемой поверхности, равной 317 мм), а время обработки в непрерывно-последовательном режиме — 10.5 с, При данном режиме обработки индуктор находится постоянно под нагрузкой, что вызываетзначительный нагрев магнитопровода и неблагоприятно сказывается на его стойкости.

По окончании нагрева участка АВ, когда индуктор 6 (фиг. 1) переходит на участок профиля ВСА (фиг. 3), с копира 3 (фиг, 1) поступает новый сигнал на путевой переключатель и командоаппарат 4 выдает новое управляющее воздействие на привод 1 вращения иэделия 2, увеличивая частоту вращения последнего. При этом кинематикой станка обеспечивается линейная скорость перемещения поверхности профиля, равной 25 мм/с. Кроме того, командоаппарат 4 через генератор сигналов специальной формы передает управляющее воздействие на высокочастотный генератор 5, устанавливая импульсный режим его работы. ВЧГ начинает работать с частотой следования импульсов, равной 3,2 Гц, и длительностью их следования 0,1 с. При таком режиме работы индуктор находится периодически под нагрузкой (длительностью 0,1 с) и без нагрузки (длительностью 0,21 с), что благоприятно

1652359 сказывается на охлаждении магнитопровода 7, а следовательно, и на его стойкости, По завершении цикла нагрева всего профиля кулачка 2 копир 3 воздействует на путевой выключатель, и происходит отключение питания командоаппарата 4, Цикл обработки окончен. Время обработки паза данного типоразмера кулачка по предлагаемому способу составляет 19 с, а по известному (при постоянной линейной скорости перемещения обрабатываемой поверхности, равной 10 мм/с) — 32 с.

Охлаждение нагретой поверхности осуществляется за счет быстрого отвода тепла из зоны нагрева в нижележащие слои изделия. Причем твердость поверхностного слоя при импульском нагреве на закаленных участках профиля составляет HRC 60 и на 2 — 4 единицы выше, чем при непрерывно-последовательном нагреве (НВС 56...58). Это объясняется тем, что в импульсном режиме время нагрева поверхности составляет 0,1 с, а удельная мощность — 1, кВт/см, что

2 благоприятно сказывается на формировании мелкодисперсной структуры закалки.

Твердость же на участках, подвергнутых отпуску, равна НЯС 45, Однако иэ-за расположения отпущенных участков под углом к плоскости, перпендикулярной направлению движения (фиг. 4), при эксплуатации кулачка на них приходится менее 507 нагрузки ролика (остальная часть нагрузки приходится на нормально закаленную поверхность), вследствие чего износ этих участков снижается.

Таким образом, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет существенно повысить производительность закалки (для приведенного типоразмера кулачка ткацкого станка, например, в 1,7 раза) за счет сокращения времени нагрева участков, не воспринимающих основные нагрузки, и повысить срок службы икдуктора, так как по предлагаемому способу. при работе в импульсном режиме индуктор периодически находится под нагрузкой и беэ

5 нагрузки (в примере соответственно 0,1 и

0,21 с), что благоприятно сказывается на охлаждении магнитопровода, а следовательно, и повышении срока службы индуктора.

Формула изобретения

Способ закалки с нагревом ТВЧ по замкнутому контуру рабочих поверхностей, преимущественно воспринимающих раз15 личные нагрузки в процессе эксплуатации, включающий нагрев поверхности изделия индуктором, расположенным под углом 15450 к плоскости изделия при перемещении изделия относительно индуктора, и охлаж20 дение,отл ича ющийс ятем,что,сцелью повышения производительности закалки путем уменьшения времени нагрева участков, не воспринимающих основные нагрузки при эксплуатации, часть поверхности

25 изделий, не воспринимающую основные нагрузки, нагревают импульсно с частотой импульсов, определяемой по формуле

f—

Ь вЂ” а +

30 v cos p где f — частота импульсов, Гц;

Ч вЂ” ликейная скорость перемещения нагреваемой поверхности относительно индуктора, мм/с:

35 Ь вЂ” ширина активной части индуктора, мм; а — ширина эоны перекрытия соседних зон обработки, мм; р — угол наклона икдуктора к плоскости

40 обрабатываемого изделия, град.; тп — время действия импульса, с, 1652359

Составитель Г, СаФронова

Техред М,Моргентал Корректор О. Ципле

Редактор М, Петрова

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1748 Тираж 4О6 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Рауиская наб., 4/5